WIKA TR10-W, TC10-W Operating Instructions Manual

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Operating instructions Betriebsanleitung

Resistance thermometer TR10-W and thermocouple TC10-W

Ignition protection type Ex d ameproof enclosure per 94/9/EC (ATEX)

Widerstandsthermometer TR10-W und Thermoelement TC10-W

Zündschutzart druckfeste Kapselung Ex d nach 94/9/EC (ATEX)

Ex d BVS 07 ATEX E 071 X IECEx BVS 11.0042X

Models TR10-W, TC10-W

Operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) Page 3 - 26

Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) Seite 27 - 50

© 2012 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG All rights reserved. / Alle Rechte vorbehalten. WIKA® is a registered trademark in various countries. WIKA® ist eine geschützte Marke in verschiedenen Ländern.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)

14030069.02 03/2014 GB/D

Contents

1. General information 4

2. Safety 5

3. Specications 9

4. Design and function 12

5. Transport, packaging and storage 15

6. Commissioning, operation 16

7. Information on mounting and operation in hazardous areas 16

8. Safety-related instructions for the dierent variants 18

9. Calculation examples for self-heating at the thermowell tip 21

10. Maintenance and cleaning 23

11. Faults 24

12. Dismounting, return and disposal 25

Appendix: EC declaration of conformity 26

Declarations of conformity can be found online at www.wika.com.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 3

1. General information

■

The thermometers described in the operating instructions have been designed and manufactured using state-of-the-art technology. All components are subject to stringent

quality and environmental criteria during production. Our management systems are

certied to ISO 9001 and ISO 14001.

■

These operating instructions contain important information on handling the instrument. Working safely requires that all safety instructions and work instructions are observed.

■

Observe the relevant local accident prevention regulations and general safety regulations for the instrument's range of use.

■

The operating instructions are part of the product and must be kept in the immediate vicinity of the instrument and readily accessible to skilled personnel at any time.

■

Skilled personnel must have carefully read and understood the operating instructions prior to beginning any work.

■

The manufacturer's liability is void in the case of any damage caused by using the product contrary to its intended use, non-compliance with these operating instructions,

assignment of insuciently qualied skilled personnel or unauthorised modications to

the instrument.

■

The general terms and conditions contained in the sales documentation shall apply.

■

Subject to technical modications.

■

Further information:

- Internet address:

- Relevant data sheet:

www.wika.de / www.wika.com TE 60.14 (TR10-W), TE 65.14 (TC10-W)

- Application consultant: Tel.: +49 9372 132-0

Fax: +49 9372 132-406

info@wika.com

Explanation of symbols

WARNING!

... indicates a potentially dangerous situation that can result in serious injury or death, if not avoided.

CAUTION!

... indicates a potentially dangerous situation that can result in light injuries or damage to equipment or the environment, if not avoided.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)4

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1. General information / 2. Safety

Information

... points out useful tips, recommendations and information for ecient and

trouble-free operation.

DANGER!

... identies hazards caused by electrical power. Should the safety instructions

not be observed, there is a risk of serious or fatal injury.

WARNING!

... indicates a potentially dangerous situation in the hazardous area that can result in serious injury or death, if not avoided.

WARNING!

... indicates a potentially dangerous situation that can result in burns, caused by hot surfaces or liquids, if not avoided.

Abbreviations

RTD “Resistance temperature detector”; resistance thermometer TC Thermocouple

2. Safety

WARNING!

Before installation, commissioning and operation, ensure that the appropriate thermometer has been selected in terms of measuring range, design and

specic measuring conditions.

Non-observance can result in serious injury and/or damage to the equipment.

Further important safety instructions can be found in the individual chapters of these operating instructions.

2.1 Intended use

Thermometers in this series can be combined with a large number of thermowell designs. Operation without thermowell is only recommended in certain applications. A wide variety of possible combinations of sensor, connection head, insertion length, neck length, connection to thermowell etc. are available for the thermometers; suitable for almost any thermowell dimension.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 5

2. Safety

The instrument has been designed and built solely for the intended use described here, and may only be used accordingly.

The technical specications contained in these operating instructions must be observed. Improper handling or operation of the instrument outside of its technical specications

requires the instrument to be taken out of service immediately and inspected by an authorised WIKA service engineer.

If the instrument is transported from a cold into a warm environment, the formation of condensation may result in instrument malfunction. Before putting it back into operation, wait for the instrument temperature and the room temperature to equalise.

The manufacturer shall not be liable for claims of any type based on operation contrary to the intended use.

2.2 Personnel qualication

WARNING! Risk of injury should qualication be insucient!

Improper handling can result in considerable injury and damage to equipment.

■

The activities described in these operating instructions may only be carried

out by skilled personnel who have the qualications described below.

■

Keep unqualied personnel away from hazardous areas.

Skilled personnel

Skilled personnel are understood to be personnel who, based on their technical training, knowledge of measurement and control technology and on their experience and knowledge

of country-specic regulations, current standards and directives, are capable of carrying out

the work described and independently recognising potential hazards.

Special operating conditions require further appropriate knowledge, e.g. of aggressive media.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)6

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2. Safety

2.3 Special hazards

WARNING!

Observe the information given in the applicable type examination certicate and the relevant country-specic regulations for installation and use in hazardous areas (e.g. IEC 60079-14, NEC, CEC). Non-observance can result in serious

injury and/or damage to the equipment. For further important safety instructions for instruments with ATEX approval, see

chapter 7 “Information on mounting and operation in hazardous areas”.

WARNING!

For hazardous media such as oxygen, acetylene, ammable or toxic gases or

liquids, and refrigeration plants, compressors, etc., in addition to all standard regulations, the appropriate existing codes or regulations must also be followed.

WARNING!

Protection from electrostatic discharge (ESD) required! The proper use of grounded work surfaces and personal wrist straps is required when working with exposed circuitry (printed circuit boards), in order to prevent static discharge from damaging sensitive electronic components.

To ensure safe working on the instrument, the operating company must ensure

■

that suitable rst-aid equipment is available and aid is provided whenever

required.

■

that the operating personnel are regularly instructed in all topics regarding

work safety, rst aid and environmental protection and know the operating

instructions and in particular, the safety instructions contained therein.

WARNING!

Residual media in the dismounted instrument can result in a risk to persons, the

environment and equipment. Take sucient precautionary measures.

Do not use this instrument in safety or emergency stop devices. Incorrect use of the instrument can result in injury.

Should a failure occur, aggressive media with extremely high temperature and under high pressure or vacuum may be present at the instrument.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 7

TR10-W

1 x Pt100 / A / 3 (F) -50 ... +500 °C

Um = DC 30 V / Pm = 2 W

BVS 07 ATEX E 071 X IECEx BVS 11.0042X II 2 G Ex d IIC T* Gb

EN 60751

0158

WIKA Alexander Wiegand SE & Co.KG, D-63911 Klingenberg Made in Germany 2013

WARNING: DO NOT OPEN WHILE ENERGIZED!

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2. Safety

2.4 Labelling, safety marking

2.4.1 Product labels for resistance thermometers

Model

TR10-W

1 x Pt100 / A / 3 (F) -50 ... +500 °C

Um = DC 30 V / Pm = 2 W

WIKA Alexander Wiegand SE & Co.KG, D-63911 Klingenberg Made in Germany 2013

EN 60751

11012345

BVS 07 ATEX E 071 X IECEx BVS 11.0042X II 2 G Ex d IIC T* Gb

WARNING: DO NOT OPEN WHILE ENERGIZED!

0158

Sensor in accordance with standard

■

F Thin-lm measuring resistor

■

W Wire-wound measuring resistor

2.4.2 Product labels for thermocouples

Model

TC10-W

1 x Typ K / 1 / . 0 ... +600 °C

Um = DC 30 V / Pm = 2 W

WIKA Alexander Wiegand SE & Co.KG, D-63911 Klingenberg Made in Germany 2013

Sensor in accordance with standard

■

ungrounded

■

grounded

Explanation of symbols

CE, Communauté Européenne

Instruments bearing this mark comply with the relevant European directives.

ATEX European Explosion Protection Directive

(Atmosphère = AT, explosible = EX) Instruments bearing this mark comply with the requirements of the European

directive 94/9/EC (ATEX) on explosion protection.

Before mounting and commissioning the instrument, ensure you read the operating instructions!

Year of manufacture

EN 60584-1

WARNING: DO NOT OPEN WHILE ENERGIZED!

Year of manufacture

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)8

11012345

BVS 07 ATEX E 071 X IECEx BVS 11.0042X II 2 G Ex d IIC T* Gb

Legend:

■

ungrounded

ungrounded welded

■

grounded

welded to the sheath (grounded)

0158

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3. Specications

3.1 Resistance thermometer

Sensor connection method

■

2-wire

■

3-wire

■

4-wire

Sensor tolerance value per DIN EN 60751

■

Class B

■

Class A

■

Class AA

The combinations of a 2-wire connection with class A or class AA are not permissible, since the lead resistance of the measuring insert negates the higher sensor accuracy.

Basic values and tolerance values

Basic values and tolerance values for the platinum measurement resistances are laid down

in DIN EN 60751. The nominal value of Pt100 sensors is 100 Ω at 0 °C. The temperature coecient α can be stated simply to be between 0 °C and 100 °C with:

-3

α = 3.85 ∙ 10

°C

-1

The relationship between temperature and electrical resistance is described by

polynomials, which are also dened in DIN EN 60751. Moreover, this standard species the basic values in °C steps in tabular form.

Class

B -196 … +600 °C -50 … +500 °C ±(0.30 + 0.0050 | t |)

A -100 … +450 °C -30 … +300 °C ±(0.15 + 0.0020 | t |) AA -50 … +250 °C 0 … 150 °C ±(0.10 + 0.0017 | t |)

Temperature range

Wire-wound (W) Thin-lm (F)

Tolerance value in °C

1) | t | is the value of the temperature in °C without consideration of the sign.

Bold: Standard version

For further technical information, see WIKA data sheet and the Technical information

IN 00.17 “Usage limitations and accuracies of platinum resistance thermometers per EN 60751: 2008”.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 9

3. Specications

3.2 Thermocouples

3.2.1 Sensor types

Type

K 1,200 °C

J 800 °C E 800 °C

N 1,200 °C

3.2.2 Potential measurement uncertainties

Important factors which counteract the long-term stability of thermocouples.

Ageing eects/poisoning

■

Oxidation processes in thermocouples which are not appropriately protected (“bare”

thermocouple wires) result in falsications of the characteristic curves.

■

Foreign atoms (poisoning) that diuse into the original alloys lead to changes of these

original alloys and thus falsify the characteristic curve.

■

The inuence of hydrogen leads to the embrittlement of the thermocouples.

The Ni leg of the type K thermocouple is often damaged by sulphur which is contained in exhaust gases, for example. Type J and T thermocouples age slightly, as the pure metal leg

oxidises rst.

Recommended max. operating temperature

In general, rising temperatures cause accelerated ageing eects.

Green rot

If type K thermocouples are used at temperatures from approx. 800 °C to 1,050 °C,

considerable changes of the thermoelectric voltage can occur. The cause of this is a chromium depletion or the chrome oxidation in the NiCr leg (+ leg). The precondition for this is a low concentration of oxygen or steam in the immediate environment of the

thermocouple. The nickel leg is not aected by it. The consequence of this eect is a drift of the measured value caused by decreasing thermoelectric voltage. This eect is accelerated

if there is a shortage of oxygen (reducing atmosphere), since a complete oxide layer, which would protect it from further oxidation of the chromium, cannot be formed on the surface of the thermocouple.

The thermocouple is permanently destroyed by this process. The name green rot is derived from the greenish shimmering colouration on the breaking point of the wire.

The thermocouple type N has in this regard an advantage due to its silicium content. Here, a protective oxide layer forms on its surface under the same conditions.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)10

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3. Specications

K eect

The NiCr leg of a type K thermocouple has an ordered alignment with respect to the

alignment in the crystal lattice below approx. 400 °C. If the thermocouple is heated further, a transition to a disordered state occurs in the temperature range between approx. 400 °C and 600 °C. Above 600 °C, an ordered crystal lattice is restored. If these thermocouples cool too quickly (quicker than approx. 100 °C per hour), the

undesirable disordered crystal lattice occurs again during cooling in the range from

approx. 600 °C to approx. 400 °C. In the characteristic curve of type K, however, a

consistently ordered alignment state is assumed and provided with values. This results

in a fault of thermoelectric voltage of up to approx. 0.8 mV (approx. 5 °C) in this range. The K eect is reversible and is largely eliminated again by annealing above 700 °C,

followed by correspondingly slow cooling.

Thin sheathed thermocouples are particularly sensitive in this regard. Cooling in resting air

can already lead to deviations of 1 °C.

In type N thermocouples, it has been possible to reduce this short-range-order eect by

alloying both legs with silicium.

The application range of these thermometers is limited both by the permissible maximum temperature of the thermocouple and by the permissible maximum temperature of the thermowell material.

Listed models are available both as single or dual thermocouples. The thermocouple will be

delivered with an insulated measuring point, unless explicitly specied otherwise.

Tolerance value

For the tolerance value of thermocouples, a cold junction temperature of 0 °C has been

taken as the basis. When using a compensating cable or thermocouple cable, an additional measuring deviation must be considered.

For tolerance values and further specications, see the corresponding WIKA data sheet

and Technical information IN 00.23, “Application of thermocouples”.

For further specications see WIKA data sheets TE 60.14, TE 65.14 and order

documentation.

For further important safety instructions for operation in hazardous areas, see

chapter 7 “Information on mounting and operation in hazardous areas”.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 11

4. Design and function

4.1 Resistance thermometer model TR10-W

The resistance thermometers of model TR10-W consist of a ameproof enclosure, a

measuring insert which is mounted elastically in a neck tube. The measuring insert in

connection with the neck tube functions as a amepath. The choice of the housing to be mounted and installed is dened by the WIKA housing/instrument list. When applying it,

always use the latest revision of it.

The thermometers are designed to be resistant to shock and vibration and all electrical components are protected against splash water. The vibration resistance of the standard

version corresponds to DIN EN 60751 (up to 3 g). The impact resistance of all versions meets the requirements of DIN EN 60751. The electrical connection is performed using Ex d certied components.

CAUTION!

Resistance thermometers of this model range must be installed with a thermowell (minimal wall thickness: 1 mm). The design of the thermowells can be selected optionally, but the operational process data (temperature, pressure,

density and ow rate) must be taken into account. Possible sensor measuring ranges: from -200 … +600 °C

4.2 Thermocouple model TC10-W

The thermocouples of model TC10-W consist of a ameproof enclosure, a measuring insert

which is mounted elastically in a neck tube. The measuring insert in connection with the

neck tube functions as a amepath. The choice of the housing to be mounted and installed is dened by the WIKA housing/instrument list. When applying it, always use the latest

revision of it.

The thermometers are designed to be resistant to shock and vibration and all electrical components are protected against splash water.

The electrical connection is performed using Ex d certied components.

CAUTION!

Thermocouples of this model range must be installed with a thermowell (minimal wall thickness: 1 mm). The design of the thermowells can be selected as desired, but the operational process data (temperature, pressure, density

and ow rate) must be taken into account. Possible measuring ranges: from -200 … +1.200 °C

The following mounting and operating information has been compiled with care. However, it is not possible to consider all potential usage cases.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)12

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4. Design and function

4.3 Technical description of the three variants

Variant 1: ATEX/IECEx-Ex d

housing or connection head (with connection terminals, without transmitter)

Variant 2: ATEX/IECEx-Ex d housing or connection head (with built-in head-mounted transmitter)

Variant 3: ATEX/IECEx-

Ex d certied temperature

transmitter

Thread

T4: {-50} -40 °C < Ta < +85 °C T3: {-50} -40 °C < Ta < +150 °C T1: {-50} -40 °C < Ta < +300 °C

Thread

Legend:

Connection head



Neck tube



Connection to thermowell



Thread

Measuring insert



Terminal block/transmitter (option)



Field transmitter



undened

Variant 1:

The thermometer is tted to a certied enclosure with ignition protection type “ameproof

enclosure”, which has a built-in terminal block. If the thermometer is marked with II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb, it is designed for use in zone 1 with a thermowell. If the thermometer is marked with II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb, then it is designed for use with a thermowell at the partition to zone 0.

Variant 2:

The thermometer is built into a certied enclosure, with an ignition protection type of “ameproof enclosure”, in which an electronic assembly has been tted.

If the thermometer is marked with II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb, it is designed for use in zone 1 with a thermowell. If the thermometer is marked with II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb, then it is designed for use with a thermowell at the partition to zone 0.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 13

4. Design and function

Variant 3:

The thermometer is tted to certied equipment (transmitter) with an ignition protection type of “ameproof enclosure”.

The thermometer is marked with II 2G Ex d IIC Gb and is designed for use in zone 1 with a thermowell. For any potential usage at the partition to zone 0 with a thermowell, the

approvals and conditions of the relevant transmitters must be considered.

4.4 Neck tube versions

xed design

multi-part design

11401940.01

Thread

4.5 Housing- and connection heads

The dimensions of the housing- and connection heads are given in the respective data sheet.

4.6 Scope of delivery

Cross-check scope of delivery with delivery note.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)14

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5. Transport, packaging and storage

5.1 Transport

Check the instrument for any damage that may have been caused by transport. Obvious damage must be reported immediately.

5.2 Packaging

Do not remove packaging until just before mounting. Keep the packaging as it will provide optimum protection during transport (e.g. change in installation site, sending for repair).

5.3 Storage

Permissible conditions at the place of storage:

■

Storage temperature: {-50} -40 ... +80 °C

■

Humidity: 35 ... 85 % relative humidity (no condensation)

Avoid exposure to the following factors:

■

Direct sunlight or proximity to hot objects

■

Mechanical vibration, mechanical shock (putting it down hard)

■

Soot, vapour, dust and corrosive gases

■

Potentially explosive environments, ammable atmospheres

Store the instrument in its original packaging in a location that fulls the conditions listed

above. If the original packaging is not available, pack and store the instrument as described below:

1. Wrap the instrument in an antistatic plastic lm.

2. Place the instrument along with shock-absorbent material in the packaging.

3. If stored for a prolonged period of time (more than 30 days), place a bag containing a desiccant inside the packaging.

WARNING!

Before storing the instrument (following operation), remove any residual media. This is of particular importance if the medium is hazardous to health, e.g. caustic, toxic, carcinogenic, radioactive, etc.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 15

6. Commissioning, operation / 7. Information on mounting ...

6. Commissioning, operation

6.1 Electrical connection

Variant 1

For the electrical specications (e.g. connection diagrams, tolerance values, etc.) please

refer to the data sheets TE 60.14 (for TR10-W) and TE 65.14 (for TC10-W).

Variant 2

For the electrical specications (e.g. connection diagrams, tolerance values etc.), refer to

the corresponding data sheet of the built-in head-mounted transmitters.

Variant 3

For the electrical specications (e.g. connection diagrams, tolerance values etc.), refer to the corresponding data sheet of the tted Ex d certied eld transmitters.

6.2 Locking screw

Always tighten the locking screw to prevent unintended opening of

the head with ameproof enclosure.

Before opening the head, always loosen the locking screw

suciently.

7. Information on mounting and operation in hazardous areas

WARNING!

Non-observance of these instructions and their contents may result in the loss of explosion protection.

The requirements of the 94/9/EC (ATEX) directive must be followed. Additionally the specications of the respective national regulations concerning Ex usage (e.g. EN/IEC 60079-10 and EN/IEC 60079-14) apply.

■

The responsibility for classication of zones lies with the plant operator and not the

manufacturer/supplier of the equipment.

■

The plant operator guarantees, and is solely responsible, that all thermometers in use

are identiable with respect to all safety-relevant characteristics. Damaged thermometers

may not be used.

■

For the installation of the thermometer, only components (e.g. cables, cable glands, etc.)

permitted for “ameproof” may be used.

■

For earthing the conductive screen, follow the specications of EN/IEC 60079-14.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)16

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7. Information on mounting and operation in hazardous areas

■

When using a transmitter/digital display, note and follow:

- The contents of these operating instructions and those of the transmitter/digital display

- The relevant regulations for installation and use of electrical systems

- The regulation and guidelines regarding explosion protection

■

The certied ameproof thermometers should only be tted to housing- or connection heads certied with a “ameproof” ignition protection type.

■

Certied and listed eld cases (variant 3) should only be tted and installed by a

specialist trained to the latest technology.

■

For tting, the permitted ameproof joints for electrical equipment for gas hazardous areas are contained in EN/IEC 60079-1. Flameproof joints (section 5.3) for parallel threads (in accordance with table 3), must be ≥ 5 mm for housing volumes < 100 cm³ and ≥ 8 mm for housing volumes > 100 cm³. There must be ≥ 5 threads engaged.

Flameprooof joints (section 5.3) for tapered threads (in accordance with table 3), must

have ≥ 5 available threads on each part. There must be ≥ 3.5 threads engaged. These specications for ameproof joints must be adhered to, without fail, when tting

and during operation.

■

The direct threaded connection of the thermometer to the connection head or housing must not be twisted or opened. Any alignment of the housing may only be made using the optional “nipple-union-nipple” neck tube.

■

The temperature resistance of the connecting cable must match the permissible operating temperature of the housing.

For ambient temperatures above 60 °C, heat-resistant connecting cable must be used.

■

No batteries may be built in to the ameproof housing.

■

No capacitor may be tted within the ameproof housing that has a residual energy of ≥ 0.02 mJ at the end of the time required to open the housing. The housing must not be opened during operation. After the power supply has been switched o, a waiting time of

2 minutes must be observed before opening the housing.

■

Mounting within metallic enclosures:

The housing must be grounded against electromagnetic elds and electrostatic

discharge. It does not have to be connected separately to the equipotential bonding

system. It is sucient if the metallic thermowell has a solid and secured contact with the

metallic vessel or its structural components or pipelines, so long as these components are connected to the equipotential bonding system.

■

Fitting in non-metallic vessels: All electrically-conductive thermometer components within the hazardous area must be provided with equipotential bonding.

■

Neither repairs nor structural modications are permitted, and any would void the guarantee and the respective certication.

■

The manufacturer shall not be responsible for constructional modications after delivery

of the instruments.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 17

8. Safety-related instructions for the dierent variants

8.1 Variant 1:

ATEX/IECEx-Ex d housing or connection head (with connection terminals, without transmitter) Evaluation of the resistance or the thermoelectric potential between electronics outside of

the hazardous area.

Use in zone 1, marking II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb

The ameproof housing or the connection head is in zone 1 (or zone 2). The sensor is within

a thermowell (made of corrosion resistant steel, min. wall thickness 1 mm) which extends into zone 1 via a process connection. In this case, no power limitation is needed, since no error monitoring is performed by the electronic evaluation system.

Use with a thermowell at the partition to zone 0, marking II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb

The ameproof housing or the connection head is in zone 1 (or zone 2). The sensor is

within a thermowell (min. wall thickness 1 mm) which extends into zone 0 via a process connection. The thermometer should therefore be operated with a power-limiting circuit. P

: 2 W U

max

A power supply with Ex ia circuitry fullls these conditions, but is not required if the limits

can be achieved through other measures. The responsibility rests with the operator.

Temperature class classication, ambient temperatures

Ambient temperature range for all WIKA connection heads: -40 … +85 °C

The permissible ambient temperatures for third-party products can be seen from the relevant approvals and/or data sheets. A heating in the connection head does not occur with varient 1. However, an impermissible

heat reux from the process which can exceed the operating temperature of the housing or

the temperature class, must be prevented through suitable heat insulation or a suitably long neck tube.

max

: 30 V

8.2 Variant 2:

ATEX/IECEX-Ex d housing or connection head with built-in head-mounted transmitter

The evaluation is performed using current (4 … 20 mA), voltage (2 … 10 V) or eldbus

signal, which is generated by a head-mounted transmitter.

Use in zone 1, marking II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb

The ameproof housing or the connection head is in zone 1 (or zone 2). The sensor is

within a thermowell (min. wall thickness 1 mm) which extends into zone 1 via a process connection.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)18

14030069.02 03/2014 GB/D

8. Safety-related instructions for the dierent variants

Use with a thermowell at the partition to zone 0, marking II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb

The ameproof housing or the connection head is in zone 1 (or zone 2). The sensor is

within a thermowell (min. wall thickness 1 mm) which extends into zone 0 via a process connection. The thermometer should be operated with a power-limiting circuit. P

: 2 W U

max

A power supply with Ex ia circuits meets these conditions, but is not required if the limits can be achieved with other measures. The responsibility rests with the operator. WIKA recommends realising the power limitation through a suitable fuse in the 4 ... 20 mA current loop of the head-mounted transmitter. In the event of a failure of the head-mounted transmitter, the circuit will be interrupted through the fuse tripping.

Example for calculating the fuse for a maximum power at the sensor of 0.8 Watt:

The internal resistance of thermocouples is signicantly lower than the thermal resistance

of a Pt100 sensor, so the much less favourable case for a resistance thermometer has been calculated. P

= (1.7 x Is)² x R

all

Is = Fuse rating P

= maximum power at sensor = 0.8 W

all

= Resistance of the sensor (temperature-dependent)

at 450 °C = 264.18 Ω in accordance with DIN EN 60751 for Pt100

The following denes the fuse rating:

= sqrt (P

= sqrt (0.8 W / 265 Ω) / 1.7

= 32.32 mA

all

This results in a rated current for a fuse link = 32 mA

: 30 V

max

/ Rw) / 1.7

Notes for fuse calculation:

The next smallest fuse value, in accordance with IEC 60127, must always be chosen. The breaking capacity must be matched, by sensible engineering, to the voltage supply. Usual

values for such fuse links lie between AC 20 A and AC 80 A rated breaking capacity.

For a maximum power at the sensor of 0.5 W the following value is given:

= sqrt (0.5 W / 265 Ω) / 1.7

= 25.55 mA

This results in a rated current for a fuse link = 25 mA

When using multiple sensors and simultaneous operation, the sum of the individual powers must not exceed the value of the maximum permissible power.

Internal resistance of Ø 6 mm TC measuring inserts: approx. 1.2 Ω/m Internal resistance of Ø 3 mm TC measuring inserts: approx. 5.6 Ω/m

These measured values are valid for room temperature.

14030069.02 03/2014 GB/D

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 19

8. Safety-related instructions for the dierent variants

Temperature class classication, ambient temperatures

A heating in the connection head can occur with variant 2 through faulty electronics. The

permissible ambient temperatures depend on the housing used and any additionally-tted

head-mounted transmitter.

For all WIKA connection heads with built-in WIKA temperature transmitters, the following interrelation is valid:

The temperature increase on the surface of the connection head or housing is less than

25 K if the following conditions are observed: power supply U

transmitter is operated in a current limit of 22.5 mA.

This yields the following temperature class classication.

Temperature class Ambient temperature

T6 -40 … +55 °C T5 -40 … +75 °C T4, T3, T2, T1 -40 … +85 °C

The permissible ambient temperatures for third-party products can be seen from the

relevant approvals or data sheets. However, an impermissible heat reux from the process

which can exceed the operating temperature of the housing or the temperature class, must be prevented through suitable heat insulation or a suitably long neck tube.

8.3 Variant 3

ATEX/IECEx Ex d certied temperature transmitters. The evaluation is performed using current (4 … 20 mA), voltage (2 … 10 V) or eldbus signal, which is generated by an ATEX/IECEx Ex d certied temperature transmitter.

maximum DC 30 V when the

Use in zone 1, marking II 2G Ex d IIC Gb

The Ex d eld transmitter is located in zone 1 (or zone 2). The sensor is within a thermowell

(min. wall thickness 1 mm) which extends into zone 1 via a process connection.

The main Ex marking is located on the certied Ex d eld transmitter. The TR10-W and

TC10-W instruments are marked with a foil plate on the neck tube. For a possible use at the partition to zone 0 with a thermowell, the approvals and conditions

of the relevant Ex d eld transmitters must be followed.

Temperature class classication, ambient temperatures

Ambient temperature range for the measuring insert with neck tube: -40 … +85 °C. The permissible ambient temperatures of the certied Ex d eld transmitter must be taken

from the respective operating instructions or data sheets. Through deviations in temperature ranges, limitations can occur.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)20

14030069.02 03/2014 GB/D

9. Calculation examples for self-heating at the thermowell tip

The self-heating at the thermowell tip depends upon the sensor type (measuring resistor/ thermocouple), the measuring insert diameter and the thermowell design. The table below shows the possible combinations. The heating at the sensor tip of the bare measuring insert is clearly higher; the representation of these values was omitted on the grounds of the required assembly with a thermowell. The table shows that when a failure occurs, thermocouples produce much less self-heating than resistance thermometers.

Thermal resistance [R

in K/W]

Measuring insert diameter 3 mm 6 mm 3 mm 6 mm Sensor type RTD RTD TC TC

With fabricated thermowell (straight and tapered)

(e.g. TW30, TW35, TW40)

With solid material thermowell (straight and tapered)

(e.g. TW10, TW15, TW20, TW25, TW30)

Installed in a blind bore

(minimum wall thickness 5 mm)

60 37 15 5

22 16 10 3

9.1 Example calculation for variant 2, resistance thermometer

Use at the partition to zone 0, marking II 1/2G Ex d IIC T1-T6 power-limited circuit using a

fuse with 32 mA.

Calculate the maximum permissible temperature T

at the thermowell tip for the following

max

combination: Ø 6 mm RTD measuring insert with built-in head-mounted transmitter, assembled with solid material thermowell. T

is obtained by adding the temperature of the medium and the self-heating. The

max

self-heating depends on the supplied power P calculated supplied power, P

, comes from the chosen standard value for the fuse and is

and the thermal resistance Rth. The

only realised at the sensor tip.

It thus gives the following formula: T T

= Surface temperature (max. temperature at the thermowell tip)

max

= 0.8 W (fuse with 32 mA, a complete short-circuit of the transmitter is assumed)

= Thermal resistance [K/W]

= Temperature of the medium

= Po x Rth + T

max

14030069.02 03/2014 GB/D

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 21

9. Calculation examples for self-heating at the thermowell tip

Example: Resistance thermometer

Diameter: 6 mm Temperature of the medium: T Supplied power: P

Temperature class T3 (200 °C) must not be exceeded

Thermal resistance [R

= 0.8 W

in K/W] from table = 16 K/W

Self-heating: 0.8 W x 16 K/W = 12.8 K T

= TM + self-heating: 150 °C + 12.8 °C = 162.8 °C

max

As safety margin for type-examined instruments (for T6 to T3), an additional 5 °C must be subtracted from the 200 °C; hence 195 °C would be permissible. This means that in this

case temperature class T3 is not exceeded.

Additional information:

Temperature class for T3 = 200 °C

Safety factor for type-tested instruments (for T6 to T3) Safety factor for type-tested instruments (for T1 to T2) Safety factor for applications for instrument category 1 (zone 0) application here.

1) EN 60079-0 / EN 60079-1

2) EN 60079-26

9.2 Example calculation for variant 2, thermocouple

Under the same conditions it gives a lower value for the self-warming, since the supplied

power is not only converted at the sensor tip, but rather over the entire length of the measuring insert.

= 150 °C

= 5 K

= 10 K

= 80 % nds no

Thermal resistance [R

in K/W] from table = 3 K/W

Self-heating: 0.8 W x 3 K/W = 2.4 K T

= TM + self-heating: 150 °C + 2.4 °C = 152.4 °C

max

As safety margin for type-examined instruments (for T6 to T3), an additional 5 °C must be subtracted from the 200 °C; hence 195 °C would be permissible. This means that in this

case temperature class T3 is not exceeded. In this example it is clear that the self-heating here is almost negligible.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)22

14030069.02 03/2014 GB/D

10. Maintenance and cleaning

10.1 Maintenance

The thermometers described here are maintenance-free.

Repairs must only be carried out by the manufacturer.

10.2 Cleaning

CAUTION!

■

Prior to cleaning, switch o and disconnect the instrument from the mains.

■

Clean the instrument with a moist cloth.

■

Electrical connections must not come into contact with moisture.

■

Wash or clean the dismounted instrument before returning it, in order to protect persons and the environment from exposure to residual media.

■

Residual media in the dismounted instrument can result in a risk to persons, the environment and equipment.

Take sucient precautionary measures.

For information on returning the instrument see chapter 12.2 “Return”.

10.3 Calibration, recalibration

It is recommended that the measuring insert is recalibrated at regular intervals (resistance thermometers: approx. 24 months; thermocouples: approx. 12 months). This period can reduce, depending on the particular application. The calibration can be carried out by the

manufacturer, as well as on site by qualied technical sta with calibration instruments.

14030069.02 03/2014 GB/D

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 23

11. Faults

Faults Causes Measures

No signal/

line break

Erroneous measured values

Erroneous measured values (too low)

Erroneous measured values and response times too long

Erroneous measured values (of thermocouples)

Display of measured value jumps

Corrosion Composition of the medium not

Signal interference

Mechanical load too high or overtemperature

Sensor drift caused by overtemperature Replacement of the sensor or the

Sensor drift caused by chemical attack Entry of moisture into cable or

measuring insert Wrong mounting geometry, for example

mounting depth too deep or heat dissipation too high

Deposits on the sensor or thermowell Parasitic voltages (thermal voltages,

galvanic voltage) or wrong equalisation line

Cable break in connecting cable or loose contact caused by mechanical overload

as expected or modied or wrong

thermowell material selected

Stray currents caused by electric elds

or earth loops

Earth loops Elimination of potentials, use of

Replacement of the sensor or the measuring insert with a suitable version

measuring insert with a suitable version

Use of a suitable thermowell

Replacement of the sensor or the measuring insert with a suitable version

The temperature-sensitive area of the sensor must be inside the medium, and surfaces measurements must be ungrounded

Remove deposits

Use of a suitable equalisation line

Replacement of the sensor or measuring insert with a suitable design,

for example tted with strain relief or a

thicker conductor cross-section Analyse medium and then select a

more-suitable material or replace thermowell regularly

Use of screened connecting cables,

increase in the distance to motors and power lines

galvanically isolated transmitter supply isolators or transmitters

CAUTION!

If faults cannot be eliminated by means of the measures listed above, the instrument must be shut down immediately, and it must be ensured that signal is no longer present, and it must be prevented from being inadvertently put back into service. In this case, contact the manufacturer. If a return is needed, please follow the instructions given in chapter

12.2 “Return”.

WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)24

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12. Dismounting, return and disposal

WARNING!

Residual media in the dismounted instrument can result in a risk to persons, the environment and equipment.

Take sucient precautionary measures.

12.1 Dismounting

WARNING!

Risk of burns!

Let the instrument cool down suciently before dismounting it!

During dismounting there is a risk of dangerously hot pressure media escaping.

Only disconnect the thermometer once the system has been depressurised!

12.2 Return

WARNING! Strictly observe the following when shipping the instrument:

All instruments delivered to WIKA must be free from any kind of hazardous substances (acids, bases, solutions, etc.).

When returning the instrument, use the original packaging or a suitable transport package.

To avoid damage:

1. Wrap the instrument in an antistatic plastic lm.

2. Place the instrument along with shock-absorbent material in the packaging.

Place shock-absorbent material evenly on all sides of the transport packaging.

3. If possible, place a bag containing a desiccant inside the packaging.

4. Label the shipment as carriage of a highly sensitive measuring instrument.

Information on returns can be found under the heading “Service” on our local website.

12.3 Disposal

Incorrect disposal can put the environment at risk. Dispose of instrument components and packaging materials in an environmentally

compatible way and in accordance with the country-specic waste disposal regulations.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 25

Appendix: EC declaration of conformity

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d)26

Inhalt

1. Allgemeines 28

2. Sicherheit 29

3. Technische Daten 33

4. Aufbau und Funktion 36

5. Transport, Verpackung und Lagerung 39

6. Inbetriebnahme, Betrieb 40

7. Hinweise zu Montage und Betrieb im explosionsgefähr- deten Bereich 40

8. Sicherheitstechnische Hinweise für die verschiedenen Varianten 42

9. Berechnungsbeispiele für die Eigenerwärmung an der

Schutzrohrspitze 45

10. Wartung und Reinigung 47

11. Störungen 48

12. Demontage, Rücksendung und Entsorgung 49

Anlage: EG-Konformitätserklärung 50

Konformitätserklärungen nden Sie online unter www.wika.de.

14030069.02 03/2014 GB/D

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 27

1. Allgemeines

■

Die in der Betriebsanleitung beschriebenen Thermometer werden nach dem aktuellen Stand der Technik konstruiert und gefertigt.

Alle Komponenten unterliegen während der Fertigung strengen Qualitäts- und Umweltkriterien. Unsere Managementsysteme sind nach ISO 9001 und ISO 14001 zertiziert.

■

Diese Betriebsanleitung gibt wichtige Hinweise zum Umgang mit dem Gerät. Vorausset-

zung für sicheres Arbeiten ist die Einhaltung aller angegebenen Sicherheitshinweise und

Handlungsanweisungen.

■

Die für den Einsatzbereich des Gerätes geltenden örtlichen Unfallverhütungsvorschriften

und allgemeinen Sicherheitsbestimmungen einhalten.

■

Die Betriebsanleitung ist Produktbestandteil und muss in unmittelbarer Nähe des Gerätes für das Fachpersonal jederzeit zugänglich aufbewahrt werden.

■

Das Fachpersonal muss die Betriebsanleitung vor Beginn aller Arbeiten sorgfältig durchgelesen und verstanden haben.

■

Die Haftung des Herstellers erlischt bei Schäden durch bestimmungswidrige Verwen-

dung, Nichtbeachten dieser Betriebsanleitung, Einsatz ungenügend qualizierten

Fachpersonals sowie eigenmächtiger Veränderung am Gerät.

■

Es gelten die allgemeinen Geschäftsbedingungen in den Verkaufsunterlagen.

■

Technische Änderungen vorbehalten.

■

Weitere Informationen:

- Internet-Adresse:

- zugehöriges Datenblatt:

www.wika.de / www.wika.com TE 60.14 (TR10-W), TE 65.14 (TC10-W)

- Anwendungsberater: Tel.: +49 9372 132-0

Fax: +49 9372 132-406

info@wika.de

Symbolerklärung

WARNUNG!

… weist auf eine möglicherweise gefährliche Situation hin, die zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen kann, wenn sie nicht gemieden wird.

VORSICHT!

… weist auf eine möglicherweise gefährliche Situation hin, die zu geringfügigen

oder leichten Verletzungen bzw. Sach- und Umweltschäden führen kann, wenn

sie nicht gemieden wird.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)28

14030069.02 03/2014 GB/D

1. Allgemeines / 2. Sicherheit

Information

… hebt nützliche Tipps und Empfehlungen sowie Informationen für einen ezienten und störungsfreien Betrieb hervor.

GEFAHR!

… kennzeichnet Gefährdungen durch elektrischen Strom. Bei Nichtbeachtung der Sicherheitshinweise besteht die Gefahr schwerer oder tödlicher Verletzungen.

WARNUNG!

… weist auf eine möglicherweise gefährliche Situation im explosionsgefährdeten Bereich hin, die zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen kann, wenn sie nicht gemieden wird.

WARNUNG!

… weist auf eine möglicherweise gefährliche Situation hin, die durch heiße

Oberächen oder Flüssigkeiten zu Verbrennungen führen kann, wenn sie nicht

gemieden wird.

Abkürzungen

RTD englisch: "Resistance temperature detector"; Widerstandsthermometer TC englisch: "Thermocouple"; Thermoelement

2. Sicherheit

WARNUNG!

Vor Montage, Inbetriebnahme und Betrieb sicherstellen, dass das richtige Thermometer hinsichtlich Messbereich, Ausführung und spezischen Messbedingungen ausgewählt wurde. Bei Nichtbeachten können schwere Körperverletzungen und/oder Sachschäden auftreten.

Weitere wichtige Sicherheitshinweise benden sich in den einzelnen Kapiteln

dieser Betriebsanleitung.

2.1 Bestimmungsgemäße Verwendung

Thermometer dieser Typenreihe können mit einer Vielzahl von Schutzrohrbauformen kombiniert werden. Ein Betrieb ohne Schutzrohr ist nur in speziellen Fällen zweckmäßig. Vielfältige Kombinationsmöglichkeiten von Sensor, Anschlusskopf, Einbaulänge, Halslänge, Anschluss zum Schutzrohr etc. führen zu Thermometern, passend für nahezu jede Schutzrohrdimension.

14030069.02 03/2014 GB/D

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 29

2. Sicherheit

Das Gerät ist ausschließlich für den hier beschriebenen bestimmungsgemäßen Verwendungszweck konzipiert und konstruiert und darf nur dementsprechend verwendet werden.

Die technischen Spezikationen in dieser Betriebsanleitung sind einzuhalten. Eine unsachgemäße Handhabung oder ein Betreiben des Gerätes außerhalb der technischen Spezi-

kationen macht die sofortige Stilllegung und Überprüfung durch einen autorisierten WIKAServicemitarbeiter erforderlich.

Wird das Gerät von einer kalten in eine warme Umgebung transportiert, so kann durch

Kondensatbildung eine Störung der Gerätefunktion eintreten. Vor einer erneuten Inbetriebnahme die Angleichung der Gerätetemperatur an die Raumtemperatur abwarten.

Ansprüche jeglicher Art aufgrund von nicht bestimmungsgemäßer Verwendung sind ausgeschlossen.

2.2 Personalqualikation

WARNUNG! Verletzungsgefahr bei unzureichender Qualikation!

Unsachgemäßer Umgang kann zu erheblichen Personen- und Sachschäden

führen.

■

Die in dieser Betriebsanleitung beschriebenen Tätigkeiten nur durch

Fachpersonal nachfolgend beschriebener Qualikation durchführen lassen.

■

Unqualiziertes Personal von den Gefahrenbereichen fernhalten.

Fachpersonal

Das Fachpersonal ist aufgrund seiner fachlichen Ausbildung, seiner Kenntnisse der Mess-

und Regelungstechnik und seiner Erfahrungen sowie Kenntnis der landesspezischen

Vorschriften, geltenden Normen und Richtlinien in der Lage, die beschriebenen Arbeiten auszuführen und mögliche Gefahren selbstständig zu erkennen.

Spezielle Einsatzbedingungen verlangen weiteres entsprechendes Wissen, z. B. über aggressive Medien.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)30

14030069.02 03/2014 GB/D

2. Sicherheit

2.3 Besondere Gefahren

WARNUNG!

Die Angaben der geltenden Baumusterprüfbescheinigung sowie die jeweiligen

landesspezischen Vorschriften zur Installation und Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen (z. B. IEC 60079-14, NEC, CEC) einhalten. Bei Nichtbeachten

können schwere Körperverletzungen und/oder Sachschäden auftreten. Weitere wichtige Sicherheitshinweise für Geräte mit ATEX-Zulassung siehe

Kapitel 7 „Hinweise zu Montage und Betrieb im explosionsgefährdeten Bereich“.

WARNUNG!

Bei gefährlichen Messstoen wie z. B. Sauersto, Acetylen, brennbaren oder giftigen Stoen, sowie bei Kälteanlagen, Kompressoren etc. müssen über die

gesamten allgemeinen Regeln hinaus die einschlägigen Vorschriften beachtet werden.

WARNUNG!

Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD) erforderlich!

Die ordnungsgemäße Verwendung geerdeter Arbeitsächen und persönlicher Armbänder ist bei Arbeiten mit oenen Schaltkreisen (Leiterplatten) erforderlich, um die Beschädigung empndlicher elektronischer Bauteile durch elektrostati-

sche Entladung zu vermeiden. Für ein sicheres Arbeiten am Gerät muss der Betreiber sicherstellen,

■

dass eine entsprechende Erste-Hilfe-Ausrüstung vorhanden ist und bei Bedarf jederzeit Hilfe zur Stelle ist.

■

dass das Bedienpersonal regelmäßig in allen zutreenden Fragen von Arbeitssicherheit, Erste-Hilfe und Umweltschutz unterwiesen wird, sowie die

Betriebsanleitung und insbesondere die darin enthaltenen Sicherheitshinweise kennt.

WARNUNG!

Messstoreste im ausgebauten Gerät können zur Gefährdung von Personen, Umwelt und Einrichtung führen. Ausreichende Vorsichtsmaßnahmen ergreifen.

Dieses Gerät nicht in Sicherheits- oder in Not-Aus-Einrichtungen benutzen. Fehlerhafte Anwendungen des Gerätes können zu Verletzungen führen.

Am Gerät können im Fehlerfall aggressive Medien mit extremer Temperatur und unter hohem Druck oder Vakuum anliegen.

14030069.02 03/2014 GB/D

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 31

2. Sicherheit

TR10-W

1 x Pt100 / A / 3 (F) -50 ... +500 °C

Um = DC 30 V / Pm = 2 W

BVS 07 ATEX E 071 X IECEx BVS 11.0042X II 2 G Ex d IIC T* Gb

EN 60751

0158

WIKA Alexander Wiegand SE & Co.KG, D-63911 Klingenberg Made in Germany 2013

WARNING: DO NOT OPEN WHILE ENERGIZED!

11012345

2.4 Beschilderung, Sicherheitskennzeichnungen

2.4.1 Typenschilder für Widerstandsthermometer

Typ

TR10-W

1 x Pt100 / A / 3 (F) -50 ... +500 °C

Sensor gemäß Norm

■

F Dünnlm-Messwiderstand

■

W Drahtgewickelter Messwiderstand

Um = DC 30 V / Pm = 2 W

WIKA Alexander Wiegand SE & Co.KG, D-63911 Klingenberg Made in Germany 2013

2.4.2 Typenschilder für Thermoelemente

Typ

TC10-W

1 x Typ K / 1 / . 0 ... +600 °C

Um = DC 30 V / Pm = 2 W

WIKA Alexander Wiegand SE & Co.KG, D-63911 Klingenberg Made in Germany 2013

Sensor gemäß Norm

■

ungrounded

■

grounded

EN 60751

Herstellungsjahr

EN 60584-1

Herstellungsjahr

11012345

BVS 07 ATEX E 071 X IECEx BVS 11.0042X II 2 G Ex d IIC T* Gb

WARNING: DO NOT OPEN WHILE ENERGIZED!

11012345

BVS 07 ATEX E 071 X IECEx BVS 11.0042X II 2 G Ex d IIC T* Gb

WARNING: DO NOT OPEN WHILE ENERGIZED!

Legende:

■

ungrounded

isoliert verschweißt

■

grounded

mit dem Mantel verschweißt (geerdet)

0158

Symbolerklärung

Vor Montage und Inbetriebnahme des Gerätes unbedingt die

CE, Communauté Européenne

Geräte mit dieser Kennzeichnung stimmen überein mit den zutreenden

europäischen Richtlinien.

Betriebsanleitung lesen!

ATEX Europäische Explosionsschutz-Richtlinie

(Atmosphère = AT, explosible = EX) Geräte mit dieser Kennzeichnung stimmen überein mit den Anforderungen der

europäischen Richtlinie 94/9/EG (ATEX) zum Explosionsschutz.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)32

14030069.02 03/2014 GB/D

3. Technische Daten

3.1 Widerstandsthermometer

Sensor-Schaltungsart

■

2-Leiter

■

3-Leiter

■

4-Leiter

Grenzabweichung des Sensors nach DIN EN 60751

■

Klasse B

■

Klasse A

■

Klasse AA

Die Kombinationen 2-Leiter-Schaltungsart und Klasse A oder Klasse AA sind nicht zulässig, da der Leitungswiderstand des Messeinsatzes der höheren Sensorgenauigkeit entgegen wirkt.

Grundwerte und Grenzabweichungen

Grundwerte und Grenzabweichungen von Platin-Messwiderständen sind festgelegt in

DIN EN 60751. Der Nennwert von Pt100 Sensoren beträgt 100 Ω bei 0 °C. Der Temperaturkoezient α kann zwischen 0 °C und 100 °C vereinfacht angegeben werden mit:

-3

α = 3,85 ∙ 10

°C

-1

Der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem elektrischen Widerstand wird

durch Polynome beschrieben, die ebenfalls in DIN EN 60751 deniert sind. Weiterhin legt diese Norm die Grundwerte in °C-Schritten tabellarisch fest.

Klasse

B -196 … +600 °C -50 … +500 °C ±(0,30 + 0,0050 | t |)

A -100 … +450 °C -30 … +300 °C ±(0,15 + 0,0020 | t |) AA -50 … +250 °C 0 … 150 °C ±(0,10 + 0,0017 | t |)

1) | t | ist der Zahlenwert der Temperatur in °C ohne Berücksichtigung des Vorzeichens.

Fett gedruckt: Standardausführung

Temperaturbereich

Drahtgewickelt (W) Dünnschicht (F)

Grenzabweichung in °C

Weitere technische Daten siehe WIKA-Datenblatt und Technische Information IN 00.17 „Einsatzgrenzen und Genauigkeiten von Platin-Widerstandsthermometern nach EN 60751: 2008“.

14030069.02 03/2014 GB/D

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 33

3. Technische Daten

3.2 Thermoelemente

3.2.1 Sensortypen

Ty p

K 1.200 °C

J 800 °C E 800 °C

N 1.200 °C

3.2.2 Potenzielle Messunsicherheiten

Wichtige Faktoren, die der Langzeitstabilität von Thermoelementen entgegenwirken.

Alterungserscheinungen/Vergiftungen

■

Oxidationsvorgänge führen bei nicht entsprechend geschützten Thermoelementen

(„blanke“ Thermodrähte) zu Kennlinienverfälschungen.

■

Eindiundierende Fremdatome (Vergiftungen) führen zu Veränderungen der Ursprungs-

legierungen und damit zu Verfälschungen der Kennlinie.

■

Der Einuss von Wassersto führt zur Versprödung der Thermoelemente.

Der Ni-Schenkel des Typ K-Thermoelementes wird häug durch Schwefel, der z. B. in

Rauchgasen vorkommt, geschädigt. Thermoelemente der Typen J und T altern gering, weil zunächst der Reinmetallschenkel oxydiert.

Empfohlene max. Betriebstemperatur

Generell nehmen die Alterungserscheinungen mit steigenden Temperaturen zu.

Grünfäule

Bei Typ K-Thermoelementen können beim Einsatz in Temperaturen von ca. 800 °C bis

1.050 °C erhebliche Veränderungen der Thermospannung auftreten. Die Ursache hierfür

ist eine Chromverarmung bzw. Oxidation des Chroms im NiCr-Schenkel (+ Schenkel).

Voraussetzung hierfür ist eine geringe Konzentration Sauersto oder Wasserdampf in der direkten Umgebung des Thermoelementes. Der Nickel-Schenkel ist hiervon nicht betroen. Die Folge dieses Eekts ist eine Drift des Messwertes durch sinkende Thermospannung. Bei Sauerstomangel (reduzierende Atmosphäre) wird dieser Eekt noch beschleunigt, da sich keine vollständigen Oxidhäute auf der Oberäche des Thermoelementes ausbilden

können, die einer weiteren Oxidation des Chroms entgegenwirken.

Das Thermoelement wird auf Dauer durch diesen Vorgang zerstört. Der Name Grünfäule kommt von der grünlichen schimmernden Färbung an der Bruchstelle des Drahtes.

Das Thermoelement Typ N ist bedingt durch seinen Siliziumgehalt in dieser Beziehung im Vorteil. Hier bildet sich unter gleichen Bedingungen eine schützende Oxidschicht auf seiner

Oberäche aus.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)34

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3. Technische Daten

K-Eekt

Der NiCr-Schenkel eines Typ K-Thermoelementes besitzt bezüglich der Ausrichtung

im Kristallgitter unterhalb ca. 400 °C eine geordnete Ausrichtung. Wird das Thermoelement weiter erhitzt, so ndet im Temperaturbereich zwischen ca. 400 °C und 600 °C ein Übergang in einen ungeordneten Zustand statt. Oberhalb von 600 °C stellt sich wieder ein

geordnetes Kristallgitter ein.

Bei einem zu schnellen Abkühlen dieser Thermoelemente (schneller als ca. 100 °C pro Stunde) kommt es während der Abkühlung im Bereich von ca. 600 °C bis ca. 400 °C wieder

zum unerwünschten ungeordneten Kristallgitter. In der Kennlinie von Typ K ist aber ein durchgängig geordneter Ausrichtungszustand vorausgesetzt und mit Werten hinterlegt. Ein

Thermospannungsfehler von bis zu ca. 0,8 mV (ca. 5 °C) in diesem Bereich ist die Folge. Der K-Eekt ist reversibel und wird durch Glühen oberhalb 700 °C mit anschließender

entsprechend langsamer Abkühlung größtenteils wieder abgebaut.

Dünne Mantel-Thermoelemente reagieren hier besonders empndlich. Schon eine Abkühlung an ruhender Luft kann Abweichungen von 1 °C zur Folge haben.

Beim Typ N-Thermoelement hat man diesen Nahordnungseekt durch Legieren beider

Schenkel mit Silizium verringern können.

Die tatsächliche Gebrauchstemperatur des Thermometers wird begrenzt sowohl durch die maximal zulässige Einsatztemperatur des Thermoelementes, als auch durch die maximal

zulässige Einsatztemperatur des Schutzrohrwerkstoes.

Gelistete Typen sind als einfaches Thermopaar oder als doppeltes Thermopaar lieferbar. Das Thermoelement wird mit isolierter Messstelle geliefert, wenn nicht ausdrücklich anders

speziziert wurde.

Grenzabweichung

Bei der Grenzabweichung von Thermopaaren ist eine Vergleichsstellentemperatur von 0 °C

zugrunde gelegt. Bei Verwendung einer Ausgleichs- oder Thermoleitung muss eine zusätzliche Messabweichung berücksichtigt werden.

Grenzabweichungen und weitere technische Daten siehe entsprechendes WIKA-Datenblatt

und Technische Information IN 00.23 „Einsatz von Thermoelementen“.

Weitere technische Daten siehe WIKA-Datenblätter TE 60.14, TE 65.14 und Bestellunterlagen.

Weitere wichtige Sicherheitshinweise für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen siehe Kapitel 7 „Hinweise zu Montage und Betrieb im explosionsgefährdeten Bereich“.

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WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 35

4. Aufbau und Funktion

4.1 Widerstandsthermometer Typ TR10-W

Die Widerstandsthermometer vom Typ TR10-W bestehen aus einem druckfest gekapselten Gehäuse, einem Messeinsatz welcher in einem Halsrohr federnd gelagert ist. Der Messeinsatz in Verbindung mit dem Halsrohr wirkt als zünddurchschlagssicherer Spalt. Für die Auswahl der zu montierenden und installierenden Gehäuse ist die WIKA-Gehäuse-/Geräteliste maßgebend. Hier ist immer der letzte Revisionsstand zu verwenden.

Die Thermometer sind stoß- u. vibrationsfest aufgebaut und alle elektrischen Bauteile sind gegen Spritzwasser geschützt. Die Vibrationsfestigkeit der Standardversion entspricht der

DIN EN 60751 (bis 3 g). Die Stoßfestigkeit entspricht für alle Versionen den Anforderungen der DIN EN 60751.

Die elektrische Kontaktierung erfolgt mittels Ex d-zugelassenen Anbauteilen.

VORSICHT!

Widerstandsthermometer dieser Typenreihen müssen mit einem Schutzrohr (Mindestwandstärke: 1 mm) verbaut werden. Die Bauformen der Schutzrohre ist beliebig auswählbar, jedoch sind die operativen Prozessdaten (Temperatur, Druck, Dichte und Strömungsgeschwindigkeit) zu berücksichtigen.

Mögliche Sensormessbereiche: von -200 … +600 °C

4.2 Thermoelement Typ TC10-W

Die Thermoelemente vom Typ TC10-W bestehen aus einem druckfest gekapselten Gehäuse, einem Messeinsatz welcher in einem Halsrohr federnd gelagert ist. Der Messeinsatz in Verbindung mit dem Halsrohr wirkt als zünddurchschlagssicherer Spalt. Für die Auswahl der zu montierenden und installierenden Gehäuse ist die WIKA Gehäuse-/Geräteliste maßgebend. Hier ist immer der letzte Revisionsstand zu verwenden.

Die Thermometer sind stoß- und vibrationsfest aufgebaut und alle elektrischen Bauteile sind gegen Spritzwasser geschützt. Die elektrische Kontaktierung erfolgt mittels Ex d zugelassenen Anbauteilen.

VORSICHT!

Thermoelemente dieser Typenreihen müssen mit einem Schutzrohr (Mindestwandstärke: 1 mm) verbaut werden. Die Bauformen der Schutzrohre ist beliebig auswählbar, jedoch sind die operativen Prozessdaten (Temperatur, Druck, Dichte und Strömungsgeschwindigkeit) zu berücksichtigen.

Mögliche Messbereiche: von -200 … +1.200 °C

Die nachfolgenden Einbau- und Betriebshinweise haben wir mit Sorgfalt zusammengestellt. Es ist jedoch nicht möglich, alle erdenklichen Anwendungsfälle zu berücksichtigen.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)36

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4. Aufbau und Funktion

4.3 Technische Beschreibung der drei Varianten

Variante 1: ATEX/IECEx-

Ex d-Gehäuse oder -Anschlusskopf (mit Anschlussklemmen, ohne Transmitter)

Variante 2: ATEX/IECExEx d-Gehäuse oder

-Anschlusskopf (mit eingebautem Kopftransmitter)

Variante 3: ATEX/IECEx-Ex d-bescheinigte Temperatur Transmitter

Gewinde

T4: {-50} -40 °C < Ta < +85 °C T3: {-50} -40 °C < Ta < +150 °C T1: {-50} -40 °C < Ta < +300 °C

Gewinde

Legende:

Anschlusskopf



Halsrohr



Anschluss zum Schutzrohr



Gewinde

Messeinsatz



Klemmsockel/Transmitter (Option)



Feldtransmitter



unbestimmt

Variante 1:

Das Thermometer wird an ein bescheinigtes Leergehäuse in der Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“, in dem eine Klemmleiste eingebaut ist, angebaut. Ist das Thermometer mit II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb gekennzeichnet, ist es für den Einsatz in der Zone 1 mit einem Schutzrohr vorgesehen. Ist das Thermometer mit II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb gekennzeichnet, ist es für den Einsatz an der Trennwand zu Zone 0 mit einem Schutzrohr vorgesehen.

Variante 2:

Das Thermometer wird an bescheinigte Leergehäuse in der Zündschutzart „Druckfeste

Kapselung“, in dem eine Elektronik eingebaut ist, angebaut. Ist das Thermometer mit II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb gekennzeichnet, ist es für den Einsatz in der Zone 1 mit einem Schutzrohr vorgesehen vorgesehen. Ist das Thermometer mit II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb gekennzeichnet, ist es für den Einsatz an der Trennwand zu Zone 0 mit einem Schutzrohr vorgesehen.

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WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 37

4. Aufbau und Funktion

Variante 3:

Das Thermometer wird an bescheinigte Betriebsmittel (Transmitter) in der Zündschutzart

„Druckfeste Kapselung“ angebaut.

Das Thermometer ist mit II 2G Ex d IIC Gb gekennzeichnet, es ist für den Einsatz in der Zone 1 mit einem Schutzrohr vorgesehen. Für einen etwaigen Einsatz an der Trennwand zu Zone 0 mit einem Schutzrohr sind die Zulassungen und Bedingungen der jeweiligen Transmitter zu beachten.

4.4 Halsrohrausführungen

feste Ausführung

teilbare Ausführung

11401940.01

Gewinde

4.5 Gehäuse- und Anschlussköpfe

Die Abmessungen der Gehäuse- bzw. Anschlussköpfe sind dem jeweiligen Datenblatt zu entnehmen.

4.6 Lieferumfang

Lieferumfang mit dem Lieferschein abgleichen.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)38

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5. Transport, Verpackung und Lagerung

5.1 Transport

Gerät auf eventuell vorhandene Transportschäden untersuchen.

Oensichtliche Schäden unverzüglich mitteilen.

5.2 Verpackung

Verpackung erst unmittelbar vor der Montage entfernen. Die Verpackung aufbewahren, denn diese bietet bei einem Transport einen optimalen Schutz (z. B. wechselnder Einbauort, Reparatursendung).

5.3 Lagerung

Zulässige Bedingungen am Lagerort:

■

Lagertemperatur: {-50} -40 ... +80 °C

■

Feuchtigkeit: 35 ... 85 % relative Feuchte (keine Betauung)

Folgende Einüsse vermeiden:

■

Direktes Sonnenlicht oder Nähe zu heißen Gegenständen

■

Mechanische Vibration, mechanischer Schock (hartes Aufstellen)

■

Ruß, Dampf, Staub und korrosive Gase

■

Explosionsgefährdete Umgebung, entzündliche Atmosphären

Das Gerät in der Originalverpackung an einem Ort lagern, der die oben gelisteten Bedingungen erfüllt. Wenn die Originalverpackung nicht vorhanden ist, dann das Gerät wie folgt verpacken und lagern:

1. Das Gerät in eine antistatische Plastikfolie einhüllen.

2. Das Gerät mit dem Dämmmaterial in der Verpackung platzieren.

3. Bei längerer Einlagerung (mehr als 30 Tage) einen Beutel mit Trocknungsmittel der Verpackung beilegen.

WARNUNG!

Vor der Einlagerung des Gerätes (nach Betrieb) alle anhaftenden Messstoreste entfernen. Dies ist besonders wichtig, wenn der Messsto gesundheitsge-

fährdend ist, wie z. B. ätzend, giftig, krebserregend, radioaktiv, usw.

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WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 39

6. Inbetriebnahme, Betrieb / 7. Hinweise zu Montage und ...

6. Inbetriebnahme, Betrieb

6.1 Elektrischer Anschluss

Variante 1

Die elektrischen Daten (z. B. Anschlussschaltbilder, Grenzabweichungen etc.) sind dem Datenblatt TE 60.14 (für TR10-W) und TE 65.14 (für TC10-W) zu entnehmen.

Variante 2

Die elektrischen Daten (z. B. Anschlussschaltbilder, Grenzabweichungen etc.) sind dem jeweiligen Datenblatt der eingebauten Kopftransmitter zu entnehmen.

Variante 3

Die elektrischen Daten (z. B. Anschlussschaltbilder, Grenzabweichungen etc.) sind dem jeweiligen Datenblatt der angebauten Ex d bescheinigten Feldtransmitter zu entnehmen.

6.2 Sicherungsschraube

Sicherungsschraube stets festziehen, um unbeabsichtigtes

Önen des druckfest gekapselten Kopfes zu verhindern.

Vor dem Önen des Kopfes die Sicherungsschraube unbedingt

weit genug lösen.

7. Hinweise zu Montage und Betrieb im explosionsgefährdeten

Bereich

WARNUNG!

Die Nichtbeachtung dieser Inhalte und Anweisungen kann zum Verlust des Explosionsschutzes führen.

Die Anforderungen der Richtlinie 94/9/EG (ATEX) müssen beachtet werden.

Zusätzlich gelten die Angaben der jeweiligen Landesvorschriften bezüglich

Ex-Einsatz (z. B. EN/IEC 60079-10 und EN/IEC 60079-14).

■

Die Verantwortung über die Zoneneinteilung unterliegt dem Anlagenbetreiber und nicht dem Hersteller/Lieferanten der Betriebsmittel.

■

Der Betreiber der Anlage stellt in eigener Verantwortung sicher, dass vollständige und im Einsatz bendliche Thermometer bezüglich aller sicherheitsrelevanten Merkmale identizierbar sind. Beschädigte Thermometer dürfen nicht verwendet werden.

■

Bei der Installation der Thermometer, sind nur Bauteile (z. B. Leitungen, Kabelverschraubungen etc.) zulässig, die für druckfeste Kapselung geeignet sind.

■

Für die Erdung leitender Schirme die Bedingungen nach EN/IEC 60079-14 beachten.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)40

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7. Hinweise zu Montage und Betrieb im Ex-Bereich

■

Beim Einsatz eines Transmitters/Digitalanzeige beachten:

- Der Inhalt dieser und der zum Transmitter/Digitalanzeige gehörenden Betriebsanleitung

- Die einschlägigen Bestimmungen für Errichtung und Betrieb elektrischer Anlagen

- Die Verordnung und Richtlinien für den Explosionsschutz

■

Die druckfest bescheinigten Thermometer dürfen nur an bescheinigte Gehäuse- oder Anschlussköpfe der Zündschutzart druckfeste Kapselung angebaut werden.

■

Bescheinigte und gelistete Feldgehäuse (Variante 3) dürfen nur von einer eingewiesenen Fachkraft nach dem Stand der Technik montiert und installiert werden.

■

Die für die Montage zulässigen Gewindespalte für elektrische Betriebsmittel für gasex-

plosionsgefährdete Bereiche sind in der EN/IEC 60079-1 enthalten. Gewindespalte

(Abs. 5.3) zylindrischer Gewinde (nach Tabelle 3), müssen bei Gehäusevolumen

< 100 cm³ ≥ 5 mm und bei Gehäusevolumen > 100 cm³ ≥ 8 mm betragen. Es müssen sich ≥ 5 Gewindegänge im Eingri benden. Gewindespalte (Abs. 5.3) konischer Gewinde (nach Tabelle 3), müssen an jedem Teil ≥ 5 vorhandene Gewindegänge haben. Es müssen sich ≥ 3,5 Gewindegänge im Eingri benden.

Diese Angaben der Gewindespalte müssen bei der Montage und im Betrieb zwingend eingehalten werden.

■

Die direkte Schraubverbindung des Thermometers zum Anschlusskopf oder Gehäuse darf nicht verdreht oder geönet werden. Eine Ausrichtung des Gehäuses kann nur über das optional teilbare Halsrohr erfolgen.

■

Die Temperaturbeständigkeit der Anschlussleitung muss dem zulässigen Betriebstemperaturbereich der Gehäuse entsprechen.

Bei Umgebungstemperaturen über 60 °C sind wärmebeständige Anschlussleitungen zu

verwenden.

■

Es dürfen keine Batterien bzw. Zellen in das druckfeste Gehäuse eingebaut werden.

■

Es dürfen keine Kondensatoren in das druckfeste Gehäuse eingebaut werden, die

eine verbleibende Energie von ≥ 0,02 mJ nach der Zeit aufweisen, die zum Önen des Gehäuses notwendig ist. Während des Betriebes darf das Gehäuse nicht geönet

werden. Nach dem Abschalten der Betriebsspannung eine Wartezeit von 2 Minuten vor

dem Önen des Gehäuses einhalten.

■

Montage in metallischen Behälter:

Das Gehäuse muss gegen elektromagnetische Felder und elektrostatische Auadung

geerdet werden. Es muss nicht gesondert an das Potentialausgleichsystem angeschlossen werden. Es ist ausreichend, wenn das metallische Schutzrohr festen und gesicherten Kontakt mit dem metallischen Behälter oder dessen Konstruktionsteilen oder Rohrleitungen hat, insofern diese Bauteile mit einem Potentialausgleichsystem verbunden sind.

■

Montage in nichtmetallische Behälter: Alle in den explosionsgefährdeten Bereich ragenden elektrisch leitenden Thermometerkomponenten müssen mit einem Potentialausgleich versehen werden.

■

Reparaturen sowie bauliche Veränderungen sind nicht zulässig und führen zur Erlöschung der Garantie und der jeweiligen Zulassung.

■

Bauliche Veränderungen nach Auslieferung der Geräte obliegen nicht in der Verantwortung des Herstellers.

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WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 41

8. Sicherheitstechnische Hinweise für die Varianten

8. Sicherheitstechnische Hinweise für die verschiedenen Varianten

8.1 Variante 1:

ATEX-/IECEx-Ex d-Gehäuse oder -Anschlusskopf (mit Anschlussklemme, ohne Transmitter) Auswertung des Widerstandes oder der Thermospannung mittels einer Elektronik außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs.

Einsatz in Zone 1, Kennzeichnung II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb

Das druckfeste Gehäuse oder der Anschlusskopf bendet sich in Zone 1 (oder Zone 2).

Der Sensor bendet sich innerhalb eines Schutzrohres (aus korrosionsbeständigem Stahl,

Wandstärke min. 1 mm) welches über einen Prozessanschluss in Zone 1 hineinragt. In diesem Fall ist keine Leistungsbegrenzung erforderlich, da keine Fehlerbetrachtung der Auswerteelektronik erfolgt.

Einsatz an der Trennwand zur Zone 0, Kennzeichnung II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb

Das druckfeste Gehäuse oder der Anschlusskopf bendet sich in Zone 1 (oder Zone 2). Der Sensor bendet sich innerhalb eines Schutzrohres (Wandstärke min. 1 mm) welches über

einen Prozessanschluss in Zone 0 hineinragt. Das Thermometer ist deshalb mit einer leistungsbegrenzenden Schaltung zu betreiben. P

: 2 W U

max

Eine Speisung mit Ex ia-Stromkreisen erfüllt diese Bedingungen, jedoch ist sie nicht notwendig, wenn die Begrenzung durch andere Maßnahmen erreicht wird. Die Verantwortung dafür obliegt dem Betreiber.

max

: 30 V

Temperaturklasseneinteilung, Umgebungstemperaturen

Umgebungstemperaturbereich für alle WIKA-Anschlussköpfe: -40 … +85 °C Die zulässigen Umgebungstemperaturen der Fremdfabrikate müssen aus den jeweiligen

Zulassungen oder Datenblättern entnommen werden.

Eine Erwärmung im Anschlusskopf ndet bei Variante 1 nicht statt. Jedoch ist ein unzulässiger Wärmerückuss aus dem Prozess, welcher die Betriebstemperatur des Gehäuses oder

die Temperaturklasse überschreitet, durch geeignete Wärmeisolierung oder ein entsprechend langes Halsrohr zu verhindern.

8.2 Variante 2:

ATEX-/IECEx-Ex d-Gehäuse oder -Anschlusskopf mit eingebautem Kopftransmitter Die Auswertung erfolgt über ein Strom- (4 … 20 mA), Spannungs- (2 … 10 V) oder Feldbussignal, welches von einem Kopftransmitter erzeugt wird.

Einsatz in Zone 1, Kennzeichnung II 2G Ex d IIC T1-T6 Gb

Das druckfeste Gehäuse oder der Anschlusskopf bendet sich in Zone 1 (oder Zone 2). Der Sensor bendet sich innerhalb eines Schutzrohres (Wandstärke min. 1 mm) welches über

einen Prozessanschluss in Zone 1 hineinragt.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)42

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8. Sicherheitstechnische Hinweise für die Varianten

Einsatz an der Trennwand zur Zone 0, Kennzeichnung II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Ga/Gb

Das druckfeste Gehäuse oder der Anschlusskopf bendet sich in Zone 1 (oder Zone 2). Der Sensor bendet sich innerhalb eines Schutzrohres (Wandstärke min. 1 mm) welches über

einen Prozessanschluss in Zone 0 hineinragt. Das Thermometer ist mit einer leistungsbegrenzenden Schaltung zu betreiben. P

: 2 W U

max

Eine Speisung mit Ex-ia-Stromkreisen erfüllt diese Bedingungen, jedoch ist sie nicht notwendig wenn die Begrenzung durch andere Maßnahmen erreicht wird. Die Verantwortung dafür obliegt dem Betreiber.

WIKA empehlt mittels einer angepassten Vorsicherung im 4 ... 20 mA Stromkreis des

Kopftransmitters die Leistungsbegrenzung zu realisieren. Im Fehlerfall des Kopftransmitters wird der Stromkreis durch Auslösen der Vorsicherung unterbrochen.

Beispiel zur Berechnung der Vorsicherung für eine maximale Leistung am Sensor von 0,8 Watt:

Der Innenwiderstand von Thermoelementen ist deutlich geringer als der Warmwiderstand eines Pt100-Sensors, deshalb wird der deutlich ungünstigere Fall für das Widerstandsthermometer berechnet. P

= (1,7 x Is)² x Rw

zul

= Sicherungsnennstrom

= maximale Leistung am Sensor = 0,8 W

zul

= Widerstand des Sensors (temperaturabhängig)

bei 450 °C = 264,18 Ω nach DIN EN 60751 für Pt100

max:

30 V

Daraus ergibt sich folgender Sicherungsnennstrom: I

= sqrt (P

= sqrt (0,8 W / 265 Ω) / 1,7

= 32,32 mA

/ Rw) / 1,7

zul

Daraus resultiert ein Bemessungsstrom für einen G-Sicherungseinsatz = 32 mA

Hinweis zur Sicherungsberechnung:

Es muss immer der nächst kleinere Sicherungswert gemäß IEC 60127 gewählt werden.

Das Ausschaltvermögen muss ingenieurmäßig vernünftig an die Spannungsversorgung angepasst werden. Übliche Werte für solche G-Sicherungseinsätze liegen zwischen AC 20 A und AC 80 A Bemessungsausschaltvermögen.

Für eine maximale Leistung am Sensor von 0,5 W ergibt sich folgender Wert:

Is = sqrt (0,5 W / 265 Ω) / 1,7 I

= 25,55 mA

Daraus resultiert ein Bemessungsstrom für einen G-Sicherungseinsatz = 25 mA

Bei der Verwendung von Mehrfachsensoren und zeitgleichem Betrieb darf die Summe der Einzelleistungen den Wert der maximal zulässigen Leistung nicht überschreiten.

Innenwiderstand von TC-Messeinsätzen Ø 6 mm: ca. 1,2 Ω/m Innenwiderstand von TC-Messeinsätzen Ø 3 mm: ca. 5,6 Ω/m

Diese Messwerte gelten für Raumtemperatur.

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WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 43

8. Sicherheitstechnische Hinweise für die Varianten

Temperaturklasseneinteilung, Umgebungstemperaturen

Eine Erwärmung im Anschlusskopf kann bei Variante 2 durch eine fehlerhafte Elektronik

stattnden. Die zulässigen Umgebungstemperaturen richten sich nach den eingesetzten

Gehäusen und dem zusätzlich eingebautem Kopftransmitter.

Für alle WIKA-Anschlussköpfe mit eingebauten WIKA-Temperatur-Transmittern gilt folgender Zusammenhang:

Die Temperaturerhöhung auf der Oberäche des Anschlusskopfes oder Gehäuses beträgt weniger als 25 K wenn folgende Bedingungen eingehalten werden: Hilfsenergie U

maximal DC 30 V wenn der Transmitter in der Strom-begrenzung von 22,5 mA betrieben wird.

Hieraus ergibt sich folgende Temperaturklasseneinteilung.

Temperaturklasse Umgebungstemperatur

T6 -40 … +55 °C T5 -40 … +75 °C T4, T3, T2, T1 -40 … +85 °C

Die zulässigen Umgebungstemperaturen der Fremdfabrikate müssen aus den jeweiligen

Zulassungen oder Datenblättern entnommen werden. Ein unzulässiger Wärmerück-

uss aus dem Prozess welcher die Betriebstemperatur des Transmitters oder Gehäuses

überschreitet, ist durch geeignete Wärmeisolierung oder ein entsprechend langes Halsrohr zu verhindern.

8.3 Variante 3

ATEX/IECEx Ex-d-bescheinigte Temperatur-Transmitter. Die Auswertung erfolgt über ein Strom- (4 … 20 mA), Spannungs- (2 … 10 V) oder Feldbussignal, welches von einem ATEX-/IECEx-Ex d-bescheinigtem Temperatur-Transmitter erzeugt wird.

Einsatz in Zone 1, Kennzeichnung II 2G Ex d IIC Gb

Der Ex d-Feldtransmitter bendet sich in Zone 1 (oder Zone 2). Der Sensor bendet sich

innerhalb eines Schutzrohres (Wandstärke min. 1 mm) welches über einen Prozessanschluss in Zone 1 hineinragt.

Die führende Ex-Kennzeichnung bendet sich auf dem bescheinigten Ex d-Feldtransmitter.

Die Geräte TR10-W und TC10-W sind durch ein Folienschild auf dem Halsrohr gekennzeichnet. Für einen etwaigen Einsatz an der Trennwand zu Zone 0 mit einem Schutzrohr sind die Zulassungen und Bedingungen der jeweiligen Ex d-Feldtransmitter zu beachten.

Temperaturklasseneinteilung, Umgebungstemperaturen

Umgebungstemperaturbereich für den Messeinsatz mit Halsrohr: -40 … +85 °C. Die zulässigen Umgebungstemperaturen der bescheinigten Ex d-Feldtrans-mitter müssen

aus den jeweiligen Betriebsanleitungen oder Datenblättern entnommen werden. Durch abweichende Temperaturbereiche können sich Einschränkungen ergeben.

WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)44

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9. Berechnungsbeispiele für die Eigenerwärmung an der ...

9. Berechnungsbeispiele für die Eigenerwärmung an der

Schutzrohrspitze

Die Eigenerwärmung an der Schutzrohrspitze hängt ab vom Sensortyp (Messwiderstand/ Thermoelement), dem Messeinsatzdurchmesser und der Bauart des Schutzrohres. Die nachstehende Tabelle zeigt die möglichen Kombinationen. Die Erwärmung an der Sensorspitze des blanken Messeinsatzes ist deutlich höher, auf die Darstellung dieser Werte wurde aufgrund des notwendigen Zusammenbaus mit einem Schutzrohr verzichtet. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass Thermoelemente eine deutlich geringere Eigenerwärmung erzeugen als Widerstandsthermometer.

Wärmewiderstand [Rth in K/W]

Messeinsatzdurchmesser 3 mm 6 mm 3 mm 6 mm Sensortyp RTD RTD TC TC

Mit mehrteiligem Schutzrohr

(gerade und verjüngt)

(z. B. TW30, TW35, TW40)

Mit Vollmaterialschutzrohr (gerade und verjüngt)

(z. B. TW10, TW15, TW20, TW25, TW30)

Eingebaut in ein Sackloch

(Mindestwandstärke 5 mm)

9.1 Beispielsberechnung für die Variante 2, Widerstandsthermometer

Einsatz an der Trennwand zur Zone 0, Kennzeichnung II 1/2G Ex d IIC T1-T6 Leistungsbegrenzende Schaltung durch Vorsicherung mit 32 mA.

60 37 15 5

22 16 10 3

Gesucht wird die maximale mögliche Temperatur T

an der Schutzohrspitze für nachfol-

max

gende Kombination: RTD-Messeinsatz Ø 6 mm mit eingebautem Kopftransmitter, zusammengebaut mit Vollmaterialschutzrohr. T

ergibt sich aus der Addition der Mediumstemperatur sowie der Eigenerwärmung. Die

max

Eigenerwärmung hängt ab von der zugeführten Leistung P R

. Die rechnerisch zugeführte Leistung Po ergibt aus dem gewählten Normwert für die

und dem Wärmewiderstand

Vorsicherung und wird nur an der Fühlerspitze umgesetzt.

Es ergibt sich daher folgende Formel: T T

= Oberächentemperatur (max. Temperatur an der Schutzrohrspitze)

max

= 0,8 W (Vorsicherung mit 32 mA, es wird ein vollständiger Kurzschluss des Transmit-

= Po x Rth + T

max

ters angenommen)

= Wärmewiderstand [K/W]

= Mediumstemperatur

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WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 45

9. Berechnungsbeispiele für die Eigenerwärmung an der ...

Beispiel: Widerstandsthermometer

Durchmesser: 6 mm Mediumstemperatur: T Zugeführte Leistung: P

Temperaturklasse T3 (200 °C) darf nicht überschritten werden

= 150 °C

= 0,8 W

Wärmewiderstand [R

in K/W] aus Tabelle = 16 K/W

Eigenerwärmung: 0,8 W x 16 K/W = 12,8 K T

= TM + Eigenerwärmung: 150 °C + 12,8 °C = 162,8 °C

max

Als Sicherheitsabstand für baumustergeprüfte Geräte (für T6 bis T3) müssen von den

200 °C noch 5 °C subtrahiert werden, es wären 195 °C zulässig. Somit wird in diesem Fall

die Temperaturklasse T3 nicht überschritten.

Zusatzinformation:

Temperaturklasse für T3 = 200 °C

Sicherheitsabstand für baumustergeprüfte Geräte (für T6 bis T3) Sicherheitsabstand für baumustergeprüfte Geräte (für T1 bis T2) Sicherheitsabstand für Anwendungen der Gerätekategorie 1 (Zone 0)

= 5 K

= 10 K

= 80 % ndet hier

keine Anwendung.

1) EN 60079-0 / EN 60079-1

2) EN 60079-26

9.2 Beispielsberechnung für die Variante 2, Thermoelement

Unter den gleichen Bedingungen ergibt sich ein geringerer Wert für die Eigenerwärmung,

da sich die zugeführte Leistung nicht nur an der Fühlerspitze umsetzt, sondern über die gesamte Länge eines Messeinsatzes.

Wärmewiderstand [Rth in K/W] aus Tabelle = 3 K/W Eigenerwärmung: 0,8 W x 3 K/W = 2,4 K T

= TM + Eigenerwärmung: 150 °C + 2,4 °C = 152,4 °C

max

Als Sicherheitsabstand für baumustergeprüfte Geräte (für T6 bis T3) müssen von den

200 °C noch 5 °C subtrahiert werden, es wären 195 °C zulässig. Somit wird in diesem Fall

die Temperaturklasse T3 nicht überschritten. In diesem Beispiel wird deutlich, dass hier die Eigenerwärmung fast vernachlässigbar ist.

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WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d)46

10. Wartung und Reinigung

10.1 Wartung

Die hier beschriebenen Thermometer sind wartungsfrei.

Reparaturen sind ausschließlich vom Hersteller durchzuführen.

10.2 Reinigung

VORSICHT!

■

Vor der Reinigung das Gerät ordnungsgemäß ausschalten und vom Netz trennen.

■

Das Gerät mit einem feuchten Tuch reinigen.

■

Elektrische Anschlüsse nicht mit Feuchtigkeit in Berührung bringen.

■

Ausgebautes Gerät vor der Rücksendung spülen bzw. säubern, um Personen

und Umwelt vor Gefährdung durch anhaftende Messstoreste zu schützen.

■

Messstoreste im ausgebauten Gerät können zur Gefährdung von Personen, Umwelt und Einrichtung führen.

Ausreichende Vorsichtsmaßnahmen ergreifen.

Hinweise zur Rücksendung des Gerätes siehe Kapitel 12.2 „Rücksendung“.

10.3 Kalibrierung, Rekalibrierung

Es wird empfohlen, den Messeinsatz in regelmäßigen Zeitabständen zu rekalibrieren (Widerstandsthermometer: ca. 24 Monate; Thermoelemente: ca. 12 Monate). Dieser Zeitraum verringert sich abhängig vom Einsatzfall. Die Kalibrierung kann durch den Herstel-

ler sowie mit Kalibriergeräten vor Ort durch qualiziertes Fachpersonal erfolgen.

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WIKA Betriebsanleitung Typen TR10-W, TC10-W (Ex d) 47

11. Störungen

Störungen Ursachen Maßnahmen

Kein Signal/ Leitungsbruch

Fehlerhafte Messwerte

Fehlerhafte Messwerte (zu gering)

Fehlerhafte Messwerte und zu lange Ansprechzeiten

Fehlerhafte Messwerte (bei Thermoelementen)

Anzeige des Messwertes springt

Korrosion Zusammensetzung des Mediums nicht

Signal gestört

Zu hohe mechanische Belastung oder Übertemperatur

Sensordrt durch Übertemperatur

Sensordrift durch chemischen Angri

Feuchtigkeitseintritt an Kabel oder Messeinsatz

Falsche Einbaugeometrie, z. B. zu geringe Einbautiefe oder zu hohe Wärmeableitung

Ablagerungen auf dem Sensor oder Schutzrohr

Parasitäre Spannungen (Thermospannungen, galvanische Spannung) oder falsche Ausgleichsleitung

Leitungsbruch im Anschlusskabel oder Wackelkontakt durch mechanische Überbelastung

wie angenommen oder geändert oder falsches Schutzrohrmaterial gewählt

Einstreuung durch elektrische Felder oder Erdschleifen

Erdschleifen Beseitigung von Potentialen, Ver-

Ersatz des Fühlers oder Messeinsatzes durch eine geeignete Ausführung

Verwendung eines geeigneten Schutzrohres

Ersatz des Fühlers oder Messeinsatzes durch eine geeignete Ausführung

Der temperaturempndliche Bereich des

Sensors muss innerhalb des Mediums

liegen, Oberächenmessungen müssen

isoliert sein Ablagerungen entfernen

Verwendung der geeigneten Ausgleichsleitung

Ersatz des Fühlers oder Messeinsatzes durch eine geeignete Ausführung z.B. mit Knickschutzfeder oder dickerem Leitungsquerschnitt

Medium analysieren und danach besser geeignetes Material wählen oder Schutzrohr regelmäßig erneuern

Verwendung von geschirmten Anschlussleitungen, Erhöhung des Abstandes zu Motoren und leistungsführenden Leitungen

wendung von galvanisch getrennten Speisetrennern oder Transmittern

VORSICHT!

Können Störungen mit Hilfe der oben aufgeführten Maßnahmen nicht beseitigt werden, ist das Gerät unverzüglich außer Betrieb zu setzen, sicherzustellen, dass kein Signal mehr anliegt und gegen versehentliche Inbetriebnahme zu schützen. In diesem Falle Kontakt mit dem Hersteller aufnehmen.

Bei notwendiger Rücksendung die Hinweise unter Kapitel 12.2 „Rücksendung“

beachten.

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12. Demontage, Rücksendung und Entsorgung

WARNUNG!

Messstoreste im ausgebauten Gerät können zur Gefährdung von Personen, Umwelt und Einrichtung führen.

Ausreichende Vorsichtsmaßnahmen ergreifen.

12.1 Demontage

WARNUNG!

Verbrennungsgefahr! Vor dem Ausbau das Gerät ausreichend abkühlen lassen!

Beim Ausbau besteht Gefahr durch austretende, gefährlich heiße Messstoe.

Thermometer nur im drucklosen Zustand demontieren!

12.2 Rücksendung

WARNUNG! Beim Versand des Gerätes unbedingt beachten:

Alle an WIKA gelieferten Geräte müssen frei von Gefahrstoen (Säuren,

Laugen, Lösungen, etc.) sein.

Zur Rücksendung des Gerätes die Originalverpackung oder eine geeignete Transportverpackung verwenden.

Um Schäden zu vermeiden:

1. Das Gerät in eine antistatische Plastikfolie einhüllen.

2. Das Gerät mit dem Dämmmaterial in der Verpackung platzieren. Zu allen Seiten der Transportverpackung gleichmäßig dämmen.

3. Wenn möglich einen Beutel mit Trocknungsmittel der Verpackung beifügen.

4. Sendung als Transport eines hochempndlichen Messgerätes kennzeichnen.

Hinweise zur Rücksendung benden sich in der Rubrik „Service“ auf unserer

lokalen Internetseite.

12.3 Entsorgung

Durch falsche Entsorgung können Gefahren für die Umwelt entstehen. Gerätekomponenten und Verpackungsmaterialien entsprechend den landesspezischen

Abfallbehandlungs- und Entsorgungsvorschriften umweltgerecht entsorgen.

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WIKA operating instructions models TR10-W, TC10-W (Ex d) 49

Anlage: EG-Konformitätserklärung

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WIKA global

Europe

Austria

WIKA Messgerätevertrieb

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Perfektastr. 83 1230 Vienna Tel. +43 1 8691631 Fax: +43 1 8691634 info@wika.at www.wika.at

Belarus

WIKA Belrus

Ul. Zaharova 50B, Oce 3H

220088 Minsk Tel. +375 17 2945711 Fax: +375 17 2945711 info@wika.by www.wika.by

Benelux

WIKA Benelux Industrial estate De Berk Newtonweg 12 6101 WX Echt Tel. +31 475 535500 Fax: +31 475 535446 info@wika.nl www.wika.nl

Bulgaria

WIKA Bulgaria EOOD Akad.Ivan Geshov Blvd. 2E Business Center Serdika,

oce 3/104 1330 Soa

Tel. +359 2 82138-10 Fax: +359 2 82138-13 info@wika.bg www.wika.bg

Croatia

WIKA Croatia d.o.o.

Hrastovicka 19

10250 Zagreb-Lucko Tel. +385 1 6531-034 Fax: +385 1 6531-357 info@wika.hr www.wika.hr

Finland

WIKA Finland Oy Melkonkatu 24 00210 Helsinki Tel. +358 9 682492-0 Fax: +358 9 682492-70

info@wika. www.wika.

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France

WIKA Instruments s.a.r.l.

Parc d‘Aaires des Bellevues

8 rue Rosa Luxembourg

95610 Eragny-sur-Oise

Tel. +33 1 343084-84 Fax: +33 1 343084-94 info@wika.fr www.wika.fr

Germany

WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG Alexander-Wiegand-Str. 30

63911 Klingenberg

Tel. +49 9372 132-0 Fax: +49 9372 132-406 info@wika.de www.wika.de

Italy

WIKA Italia S.r.l. & C. S.a.s. Via G. Marconi 8 20020 Arese (Milano) Tel. +39 02 93861-1 Fax: +39 02 93861-74 info@wika.it www.wika.it

Poland

WIKA Polska spółka z ograniczoną odpowiedzialnością

sp. k.

Ul. Legska 29/35 87-800 Wloclawek

Tel. +48 54 230110-0 Fax: +48 54 230110-1 info@wikapolska.pl www.wikapolska.pl

Romania

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050897 Bucuresti

Calea Rahovei Nr. 266-268 Corp 61, Etaj 1 Tel. +40 21 4048327 Fax: +40 21 4563137 info@wika.ro www.wika.ro

Russia

ZAO WIKA MERA

Wjatskaya Str. 27, Building 17 Oce 205/206 127015 Moscow

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Serbia

WIKA Merna Tehnika d.o.o. Sime Solaje 15 11060 Beograd Tel. +381 11 2763722 Fax: +381 11 753674 info@wika.rs www.wika.rs

Spain

Instrumentos WIKA S.A.U. C/Josep Carner, 11-17

08205 Sabadell Barcelona Tel. +34 933 9386-30 Fax: +34 933 9386-66 info@wika.es www.wika.es

Switzerland

MANOMETER AG Industriestrasse 11 6285 Hitzkirch Tel. +41 41 91972-72 Fax: +41 41 91972-73 info@manometer.ch www.manometer.ch

Turkey

WIKA Instruments Istanbul Basinc ve Sicaklik Ölcme Cihazlari Ith. Ihr. ve Tic. Ltd. Sti.

Bayraktar Bulvari No. 17 34775 Yukari Dudullu - Istanbul

Tel. +90 216 41590-66 Fax: +90 216 41590-97 info@wika.com.tr www.wika.com.tr

Ukraine

TOV WIKA Prylad M. Raskovoy Str. 11, A PO 200 02660 Kyiv Tel. +38 044 4968380 Fax: +38 044 4968380 info@wika.ua www.wika.ua

United Kingdom

WIKA Instruments Ltd Merstham, Redhill RH13LG Tel. +44 1737 644-008 Fax: +44 1737 644-403 info@wika.co.uk www.wika.co.uk

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Canada

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3103 Parsons Road Edmonton, Alberta, T6N 1C8 Tel. +1 780 4637035 Fax: +1 780 4620017 info@wika.ca www.wika.ca

USA

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WIKA Process Solutions, LP.

950 Hall Court Deer Park, TX 77536

Tel. +1 713 47500-22 Fax: +1 713 47500-11 info@wikahouston.com www.wika.com

Mensor Corporation 201 Barnes Drive

San Marcos, TX 78666

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Latin America

Argentina

WIKA Argentina S.A. Gral. Lavalle 3568

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Chile

WIKA Chile S.p.A.

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Las Condes - Santiago de Chile Tel. +56 2 365-1719 info@wika.cl www.wika.cl

Colombia

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Mexico

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WIKA TR10-W, TC10-W Operating Instructions Manual

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual